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Document 3 : Méthode pour tracer un vecteur vitesse – exemple le vecteur (ENT vidéo) 1‐ On mesure la distance M4M5. Attention, on tient compte de l’échelle éventuellement présente !
2‐ On calcule la valeur de la vitesse
Sur une chronophotographie, la durée (t5 – t4) représente la durée séparant deux images/photos
successives.
3‐ On définit une échelle adaptée à la valeur de la vitesse trouvée : « 1 cm pour ….. m/s » et on détermine la longueur du vecteur à tracer.
4‐ On trace le vecteur vitesse : ‐ on part du point M4 ;
‐ on place la règle tangente à la trajectoire ;
‐ on trace un vecteur dans le sens du mouvement (en respectant la longueur trouvée précédemment) ;
‐ on légende le vecteur tracé en notant à côté « ».
Document 4 : Méthode pour tracer un vecteur variation de vitesse – exemple le vecteur ∆ → (ENT vidéo)
Entre les instants t4 et t5, le vecteur vitesse peut changer (de direction et/ou de valeur). Pour rendre compte
de ces éventuels changements, on définit un vecteur appelé « vecteur variation de vitesse ».
Entre les instants t4 et t5, il est noté ∆ → , est défini par : ∆ → et se trace au point M5.
Méthode :
1‐ En utilisant les étapes 1,2 et 3 du document 3, on détermine la longueur du vecteur vitesse . 2‐ De même, on détermine la longueur du vecteur vitesse .
3‐ EN PARTANT DU POINT M5, on trace le vecteur .
4‐ On ajoute le vecteur .
5‐ On trace à partir du point M5, le vecteur ∆ → obtenu par construction.
6‐ On légende le vecteur tracé en notant ∆ → .
Travail :
La chronophotographie d’une skieuse nautique est fournie en annexe 1.
1. Dans quel référentiel est représentée la chronophotographie de la skieuse ? 2. A l’aide du document 3 tracer le vecteur vitesse au point M4.
3. De même, tracer le vecteur vitesse au point M5.
4. Comparer ces deux vecteurs. Sont-ils identiques ?
5. A l’aide du document 4, construire le vecteur variation de vitesse ∆ → au point M5.
6. En s’appuyant sur la méthode utilisée précédemment, construire le vecteur variation de vitesse ∆ → au point M8.
7. A quel endroit est-il plus difficile pour la skieuse de conserver la trajectoire qui lui permet de passer derrière les bouées.
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II. Réalisation d’une vidéo et exploitation d’une vidéo
1) Réalisation d’une vidéo de chute verticale d’une billeNe disposant pas de suffisamment de caméras, se mettre par groupe de 3 pour réaliser les étapes 1 et 2 uniquement. L’étape 3 sera réalisée par binôme.
Matériel : caméra + dispositif de fixation, logiciel Cinéris, écran blanc, réglet, bille en métal, système d’amortissement.
Etape 1 : Préparation du dispositif expérimental 1- Brancher la caméra à l'ordinateur via le port USB.
2- Ouvrir le logiciel Cinéris depuis le bureau, raccourci « applications locales/physique/cinéris ».
3- Dans l’encadré « réglages », cliquer sur l’icône représentant l’écran d’un ordinateur et choisir un format vidéo de 640x480.
4- Fixer la distance écran blanc-caméra de manière à voir la totalité de l'écran blanc.
5- S'assurer qu'il n'y ai pas de problème de parallaxe (écran bien perpendiculaire à l'axe de la caméra). 6- Pour pouvoir étalonner le logiciel de traitement vidéo, votre vidéo devra contenir un étalon vertical ou
horizontal dont vous connaitrez la longueur : exemple une règle ou un objet collé sur l'écran blanc. Mettre en place cet étalon de longueur.
Etape 2 : Paramétrage de Cinéris et réalisation de la vidéo 1- Choisir « vidéo rapide ».
2- Définir l'emplacement du fichier vidéo obtenu. Choisir le dossier D:\ (local) et changer le nom du fichier par « nom élève 1_nom élève 2_nom élève3 ».
3- Définir la durée de la vidéo : 1 ou 2 secondes. Le nombre d'images par seconde est fixé par la caméra. 4- Réaliser l’acquisition d’une chute verticale en lâchant la bille sans vitesse initiale. Pour lancer
l'acquisition (élève 1), cliquer sur l’icône « caméra » à l'écran juste avant le moment où la bille est lâchée par l'élève 2.
5- Copier le fichier dans l'espace commun de l'atelier de la classe. Etape 3 : Obtention de la trajectoire de la bille
Pour obtenir la trajectoire de la bille, on va, à partir de la vidéo réalisée, faire un pointage pour avoir une chronophotographie du mouvement.
1- Ouvrir le logiciel ESAO-PHY.
2- Ouvrir à partir du logiciel la vidéo réalisée. Pour cela, cliquer sur « fichier/ouvrir » et sélectionner comme type de fichier « images&vidéos ».
3- Visualiser la vidéo.
4- Utiliser la fiche d’utilisation de l’atelier scientifique pour réaliser la chronophotographie de votre vidéo. Consignes :
- Réaliser un étalonnage avec un axe vertical dirigé vers le haut, l’origine étant au sol. - Se placer sur l'image où l'on voit la bille quitter la main pour commencer le pointage.
Appeler le professeur pour la vérification. 2) Exploitation de la chronophotographie
On dispose en annexe 2 de la chronophotographie de la chute bille d’une hauteur plus grande que celle réalisée ici. Néanmoins le principe est le même.
a- Décrire le mouvement de la bille en précisant le référentiel d’étude.
b- Sur l’annexe 2, placer les points M1, M2, … qui représentent les positions successives occupées par
la bille au cours de la chute.
c- Représenter en tenant compte de l’échelle de la chronophotographie et de la durée entre 2 points les vecteurs vitesse aux points M5 et M6. Ces deux vecteurs sont-ils identiques ?
d- Représenter le vecteur variation de vitesse ∆ → .
e- Représenter la chronophotographie d’un mouvement rectiligne ralenti. Représenter le vecteur vitesse pour deux positions successives. Représenter le vecteur variation de vitesse en un point.
ANNNEXE 1 : Traajectoire d (durée ent de la skieus tre 2 points se lors du s s : 0,40s)
slalom en sski nautiquue ANNNEXE 2: chute vert
